WO2020044600A1 - 光学装置および内視鏡 - Google Patents

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貴弘 下野
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    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00876—Material properties magnetic

Definitions

  • the present invention relates to an optical device that changes an optical function by moving a moving frame holding an optical member in an optical axis direction by a magnetic force.
  • an imaging device that requires particularly small size, such as a mobile terminal with a camera or an endoscope, employs a two-focus switching type optical device capable of switching the focus of an imaging optical system using a magnetic actuator. Things are known.
  • a predetermined clearance is provided between the inner peripheral surface of the fixed frame and the outer peripheral surface of the movable frame in order to slide the movable frame inside the fixed frame.
  • a clearance causes play of the moving frame, which affects optical characteristics.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-63845 discloses an objective lens, a moving lens, a moving frame formed of a magnetic material, a holding frame for holding the moving frame movably back and forth,
  • an optical device having a pair of magnets provided on the outer periphery of the holding frame, a yoke provided between the pair of magnets, and a coil provided on the holding frame side of the yoke, the outer periphery of the coil is covered.
  • a yoke convex portion formed partially in the circumferential direction of the frame portion, which shortens the distance between the frame portion and the outer peripheral surface by projecting to the outer peripheral surface of the holding frame at the front end and the rear end of the frame portion.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical device and an endoscope that can move a moving frame with a sufficient driving force and can accurately prevent rattling of the moving frame.
  • the purpose is to do.
  • An optical device includes an optical system having a moving lens movable in a direction of an optical axis, a moving frame formed of a magnetic material and having a lens holding hole for holding the moving lens, A holding frame for holding the movable frame movably along the optical axis on the inner peripheral surface, and a predetermined distance in the direction of the optical axis on the outer periphery of the holding frame on an inner peripheral surface.
  • a first magnet and a second magnet which are spaced apart from each other and have an annular shape, and a coil wound between the first magnet and the second magnet on the outer periphery of the holding frame.
  • the moving frame has a magnetic force received from the first and second magnets and the coil in a portion in at least one direction perpendicular to a central axis of the lens holding hole, and the magnetic force received in another portion. So that it is relatively smaller than Those which form non-rotationally symmetric shape about the serial central axis.
  • an endoscope according to one embodiment of the present invention includes the optical device.
  • FIG. 9 is a perspective view of a movable lens unit according to a first modification.
  • FIG. 9 is a perspective view of a movable lens unit according to a second modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a principal part of the third modification in which the optical device is cut in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIG. 14 is an essential part cross-sectional view of the fourth modified example, in which the optical device is broken in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a principal part of the fifth modification in which the optical device is broken in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a principal part of the sixth modification in which the optical device is cut in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIG. 14 is an essential part cross-sectional view of the seventh modified example, in which the optical device is cut in a direction perpendicular to the optical axis.
  • FIG. 16 is a perspective view of a movable lens unit according to an eighth modification.
  • FIG. 14 is a perspective view of a movable lens unit according to a ninth modification. Perspective view of a movable lens unit according to a tenth modification.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an endoscope
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an imaging device in which a movable lens unit has moved to the distal end side
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the imaging device moved to the proximal end side
  • FIG. 4 is a perspective view of the movable lens unit
  • FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the magnetic force applied to the movable lens frame inside the fixed lens frame.
  • the endoscope 101 of the present embodiment has a configuration that can be introduced into a subject such as a human body and optically images a predetermined observation site in the subject.
  • the subject into which the endoscope 101 is introduced is not limited to a human body, but may be another living body, or may be an artificial object such as a machine or a building.
  • the endoscope 101 includes an insertion portion 102 to be introduced into the subject, an operation portion 103 located at a base end of the insertion portion 102, and a universal cord 104 extending from a side portion of the operation portion 103. It is mainly composed.
  • the insertion portion 102 has a distal end portion 110 disposed at the distal end, a bendable bending portion 109 disposed on the proximal end side of the distal end portion 110, and an operation portion disposed on the proximal end side of the curved portion 109.
  • the imaging device 1 is provided at the distal end portion 110, as will be described in detail later.
  • the operation section 103 is provided with an angle operation knob 106 for operating the bending of the bending section 109.
  • the endoscope connector 105 connected to the external device 120 is provided at the base end of the universal cord 104.
  • An external device 120 to which the endoscope connector 105 is connected is connected to an image display unit 121 such as a monitor via a cable.
  • the endoscope 101 includes a universal cord 104, a composite cable 115 inserted into the operation unit 103 and the insertion unit 102, and an optical fiber bundle (not shown) for transmitting illumination light from a light source unit provided in the external device 120. )have.
  • the composite cable 115 is configured to electrically connect the endoscope connector 105 and the imaging device 1.
  • the imaging device 1 is electrically connected to the external device 120 via the composite cable 115.
  • the external device 120 is provided with an image processing unit.
  • the image processing unit generates a video signal based on an image sensor output signal output from the imaging device 1 and outputs the video signal to the image display unit 121. That is, in the present embodiment, the optical image (endoscopic image) captured by the imaging device 1 is displayed on the image display unit 121 as a video.
  • the endoscope 101 is not limited to the configuration connected to the external device 120 or the image display unit 121, and may have a configuration including a part or all of an image processing unit or a monitor, for example.
  • the optical fiber bundle (not shown) is configured to transmit the light emitted from the light source unit of the external device 120 to the illumination window as the illumination light emission unit of the distal end unit 110.
  • the light source unit may be configured to be disposed on the operation unit 103 or the distal end unit 110 of the endoscope 101.
  • the imaging apparatus 1 is configured to include, for example, an optical apparatus 2 of a bifocal switching type and an imaging element 3 provided continuously behind the optical apparatus 2. I have.
  • the image sensor 3 is an image sensor such as a CCD or a CMOS, is fixed to an image sensor holding frame (not shown), and is provided continuously behind the optical device 2 via the image sensor holding frame.
  • the optical device 2 includes the fixed lens unit 10, the movable lens unit 20, and the actuator 30 as a driving mechanism.
  • the fixed lens unit 10 is an objective lens, which is a fixed lens 11 which is an optical system for focusing light of a subject image (optical image) toward the image pickup device 3, and a lens holding frame which is formed of a non-magnetic member. It has a substantially cylindrical fixed lens frame 12 as a holding frame, and two annular regulating members 13a and 13b. One of the regulating members 13a and 13b may be a part of the lens holding frame 12 (ie, may be formed integrally with the lens holding frame 12).
  • the fixed lens frame 12 is formed in an elongated cylindrical shape along the imaging optical axis O, and is provided with an optical diaphragm 14 as an optical member constituting an optical system at a distal end portion of the imaging optical axis O.
  • the lens 11 is held. Note that the fixed lens 11 may be composed of a plurality of lens groups.
  • a regulating member 13 a that regulates the position on the distal end side of the movable lens unit 20 is fixed to the inner peripheral portion of the fixed lens frame 12 so as to sandwich the optical diaphragm 14 behind the fixed lens 11, and is fixed to the imaging device 3.
  • a regulating member 13b for regulating the position on the rear end side of the movable lens unit 20 is fixed forward.
  • the movable lens unit 20 forms a movable lens frame 21 as a movable frame having a substantially cylindrical shape as a basic shape formed of a magnetic member, and an optical system that focuses light of a subject image on a light receiving unit of the image sensor 3.
  • a moving lens 22 as an optical member.
  • the movable lens frame 21 includes a lens holding part 23, a first sliding part 24 as a sliding part connected to the distal end side of the lens holding part 23, and a lens holding part.
  • a second sliding portion 25 as a sliding portion continuously provided on the base end side of 23 is integrally formed of a magnetic material.
  • the lens holding portion 23 has a substantially annular shape with an inner periphery formed as a lens holding hole 23a, and the movable lens 22 is held in the lens holding hole 23a of the lens holding portion 23.
  • the moving lens 22 may be composed of a plurality of lens groups.
  • the first and second sliding portions 24 and 25 are arranged coaxially and continuously with the center axis O1 of the lens holding hole 23a of the lens holding portion 23.
  • first and second sliding portions 24 and 25 have a diameter larger than the outer diameter of the lens holding portion 23 and an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the fixed lens frame 12. It is constituted by an annular member. Thus, the outer peripheral surfaces of the first and second sliding portions 24 and 25 are set as sliding surfaces that are slidable with respect to the inner peripheral surface of the fixed lens frame 12.
  • the outer diameter of the sliding portions 24 and 25 is, for example, about 1.3 mm to 1.5 mm, and is formed to be smaller than the inner diameter of the fixed lens frame 12 by, for example, about 0.02 mm. ing.
  • the movable lens unit 20 is included in the fixed lens frame 12 of the fixed lens unit 10 and is provided movably in the front-rear direction along the imaging optical axis O by sliding of the sliding portions 24 and 25.
  • a part of the lens holding portion 23 and the first and second sliding portions 24 and 25 are integrally formed by cutting or the like in a direction perpendicular to the central axis O1.
  • the movable lens frame 21 has a non-rotationally symmetrical shape around the central axis O1.
  • the notch 26 is formed on the circumference of the first and second sliding portions 24 and 25 within a range where the central angle is 120 ° or less. I have.
  • the sliding surfaces of the sliding portions 24 and 25 can contact at least three points of every 120 ° around the central axis O1 with the inner peripheral surface of the fixed lens frame 12.
  • the movable lens unit 20 can be stably moved forward and backward within the fixed lens frame 12.
  • the actuator 30 includes a yoke 31 provided on the outer periphery of the fixed lens frame 12, a first magnet 33 having an annular shape integrally fixed to a front end of the yoke 31, and a rear end of the yoke 31.
  • a second magnet 34 having an annular shape that is integrally fixed, and a solenoid coil (hereinafter simply referred to as a coil) 35 that is wound and fixed between the inner periphery of the yoke 31 and the outer periphery of the fixed lens frame 12.
  • a solenoid coil hereinafter simply referred to as a coil
  • the yoke 31 of the present embodiment is divided and formed by the first yoke member 36 and the second yoke member 37 each having a substantially cylindrical shape.
  • An inward flange 36a is formed over the entire circumference at the tip of the first yoke member 36, and the first magnet 33 is fixed to the inward flange 36a.
  • an inward flange 37a is formed over the entire circumference, and the second magnet 34 is fixed to the inward flange 37a.
  • the first yoke member 36 and the second yoke member 37 are externally inserted from the front end side and the rear end side of the fixed lens frame 12, respectively, so as to enclose and cover the entire coil 35. They are connected and fixed to each other by an adhesive, brazing, or the like.
  • the first yoke member 36 and the second yoke member 37 are magnetic members such as soft iron for amplifying the magnetic force generated in the first magnet 33, the second magnet 34, and the coil 35.
  • first yoke member 36 and the second yoke member 37 are assembled separately to cover the coil 35 wound and fixed on the outer periphery of the fixed lens frame 12.
  • a single yoke may be used as long as it can be assembled.
  • the first magnet 33 has an S pole magnetized on the front side, an N pole magnetized on the back side, and the second magnet 34 has an N pole magnetized on the front side. It is a permanent magnet that is magnetized and has an S pole magnetized on the rear side. That is, the first magnet 33 and the second magnet 34 are disposed such that the same magnetic poles (here, N poles) face each other.
  • the actuator 30 configured as described above switches the direction of energization to the coil 35, and switches the direction of the magnetic field generated by the coil 35 with respect to the magnetic field of the first magnet 33 and the second magnet 34, thereby moving the moving lens.
  • a driving force for the unit 20 can be generated.
  • the first magnet 33 Is strengthened by the magnetic field generated in the coil 35 in the same direction.
  • the magnetic field of the second magnet 34 is canceled and weakened by the reverse magnetic field generated in the coil 35.
  • a driving force for pulling the movable lens frame 21 toward the distal end is generated in the actuator 30 as a whole, and the movable lens frame 21 (the movable lens unit 20) is moved forward by the regulating member 13a. Move to the position.
  • the first magnet 33 Is canceled out and weakened by the reverse magnetic field generated in the coil 35.
  • the magnetic field of the second magnet 34 is strengthened by the magnetic field generated in the coil 35 in the same direction.
  • a driving force for pulling the movable lens frame 21 toward the base end is generated in the actuator 30 as a whole, and the movable lens frame 21 (the movable lens unit 20) is rearwardly defined by the regulating member 13b. Move to the side movement position.
  • the state in which the movable lens unit 20 moves forward and stops forward is the wide end which is the first stop position, and the movable lens unit 20 retracts and stops backward.
  • the state is the tele end which is the second stop position.
  • the imaging device 1 is configured to move the movable lens unit 20 back and forth by driving the actuator 30 to switch between the two optical characteristics of wide and tele.
  • the imaging device 1 may reverse the two optical characteristics of wide and tele depending on the stop positions before and after the movable lens unit 20 by the lens design of the fixed lens 11 and the movable lens 22.
  • the moving lens frame 21 In moving and holding the moving lens frame 21 (moving lens unit 20) to the front moving position or moving and holding it to the rear moving position, the moving lens frame 21 is moved to the lens holding portion 23 (lens holding hole 23a).
  • the lens holding portion 23 Has a non-rotationally symmetrical shape around the center axis of the moving lens frame 21, the magnetic force received by the movable lens frame 21 from the first and second magnets 33 and 34 and the coil 35 in each direction perpendicular to the center axis is not large. Become uniform.
  • the magnetic force (attraction) received by the moving lens frame 21 in the portion where the notch 26 is provided moves in the portion in the other direction. It becomes relatively smaller than the magnetic force (attraction) received by the lens frame 21 (see FIG. 5).
  • the movable lens frame 21 (the movable lens unit 20) is drawn so that the portion on the opposite side to the portion provided with the cutout portion 26 is pressed against the inner peripheral surface of the fixed lens frame 12. Then, the moving lens frame 21 is pulled in this way, and so-called backlash is performed, so that the moving lens unit 20 is accurately prevented from rattling.
  • the notch 26 of the movable lens frame 21 is set in consideration of the gravity that the movable lens unit 21 receives.
  • the difference (relative attraction) between the attractive force at which the movable lens frame 21 is attracted in the direction opposite to the notch 26 by the magnetic force and the attractive force at which the movable lens frame 21 is attracted toward the notch 26 by the magnetic force is the gravity.
  • the notch amount of the notch portion 26 is set so as to be larger than the above.
  • the moving lens frame 21 is configured such that the center axis O1 of the moving lens frame 21 when the moving lens frame 21 is loosely aligned with the center axis O of the optical device 2. It is desirable to be designed.
  • the moving lens frame 21 having a lens holding hole 23a for holding the moving lens 22 formed of a magnetic material and the cylindrical shape formed of a non-magnetic material and moving on the inner peripheral surface
  • a fixed lens frame 12 for holding the lens frame 21 movably along the optical axis O, and a first lens having an annular shape, which is arranged on the outer periphery of the fixed lens frame 12 at a predetermined distance in the direction of the optical axis O.
  • the movable lens frame 21 has a non-rotationally symmetrical shape around the central axis O1, and the magnetic force received from the first and second magnets 33 and 34 and the coil 35 in at least one direction perpendicular to the central axis O1 is different. Is configured to be relatively smaller than the magnetic force received at the portion, without increasing or reducing the magnetic force of the first and second magnets 33 and 34 only in the portion biased when the coil 35 is energized, The play of the movable lens frame 21 can be adjusted. By increasing or decreasing the magnetic force of the first and second magnets 33 and 34 over the entire circumference when the coil 35 is energized, a sufficient driving force can be generated for the movable lens frame 21. .
  • the notch 26 is formed by notching the lens holding part 23 and a part of the first and second sliding parts 24 and 25 in a planar shape. It can be easily formed into a non-rotationally symmetric shape.
  • the lens holding portion 23 and the first and second sliding portions 24 of the first and second sliding portions 24 and 25 are provided. , 25 only.
  • the notch portion can be further deepened while securing the holding strength of the movable lens 22, so that the degree of freedom in designing the amount of attraction for moving the movable lens frame 21 is improved.
  • a cutout portion 41 is formed only in the lens holding portion 23 of the lens holding portion 23 and the first and second sliding portions 24 and 25. It is also possible.
  • a hole 42 is formed in the movable lens frame 21 instead of the cutout portion, so that the movable lens frame 21 has a non-rotationally symmetric shape around the central axis O1. Is also possible.
  • the movable lens frame 21 can be moved by eccentricity of the center axis O1 of the lens holding hole 23a with respect to the center axis O2 of the first and second sliding portions 24 and 25.
  • a non-rotationally symmetric shape around the central axis O1 is also possible.
  • a first notch 45 is provided at a position in one direction perpendicular to the center axis O1 with respect to the movable lens frame 21, and the center of the center axis O1 is The configuration in which the second and third cutouts 46 and 47 smaller than the first cutout 45 are provided at every 120 ° rotation position.
  • the magnetic force received from the first and second magnets 33 and 34 and the coil 35 is the smallest on the periphery of the movable lens frame 21 at the portion where the first cutout 45 is provided, and next.
  • the area where the second and third cutouts 46 and 47 are provided becomes smaller. Therefore, the movable lens frame 21 is backlashed in the direction opposite to the first cutout 45 with the center axis O1 interposed therebetween, and the second and third cutouts 46 and 47 with the center axis O1 interposed therebetween. Is drawn to the other side.
  • the movable lens frame 21 also has a wobble with the contact portion with the fixed lens frame 12 (that is, the portion opposite to the first cutout 45 with respect to the center axis O1 of the movable lens frame 21) as a fulcrum. Precisely prevented.
  • the shape of the notch is a groove-like notch 51 extending in the direction of the optical axis O (center axis O1) instead of the flat notch 26. Is also good.
  • the outer diameter of the lens holding portion 23 can be formed to be the same as the outer diameter of the first and second sliding portions 24 and 25. is there.
  • the outer peripheral surface of the lens holding portion 23 can also function as a sliding surface for the inner periphery of the fixed lens frame 12. Therefore, even when the notch portion 55 is formed by notching an arbitrary amount with respect to the first and second sliding portions 24 and 25, the sliding surface of the movable lens frame 21 has at least 120 around the central axis O1. The three points for each degree can be brought into contact with the inner peripheral surface of the fixed lens frame 12.

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Abstract

磁性体によって形成された移動レンズ枠２１と、内周面において移動レンズ枠２１を光軸Ｏに沿って移動可能に保持する固定レンズ枠１２と、固定レンズ枠１２の外周に光軸Ｏの方向に所定距離を隔てて配置され、円環状の形状を有する第１の磁石３３及び第２の磁石３４と、固定レンズ枠１２の外周において第１の磁石３３と第２の磁石３４との間に巻回されたコイル３５と、を有する光学装置２であって、移動レンズ枠２１は、レンズ保持部２３の中心軸Ｏ１に直角な少なくとも一の方向の部位において第１，第２の磁石３３，３４及びコイル３５から受ける磁力が、他の部位において受ける磁力よりも相対的に小さくなるよう、中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状をなす。

Description

光学装置および内視鏡
　本発明は、光学部材を保持した移動枠を磁力によって光軸方向に移動させて光学機能を可変する光学装置に関する。
　従来、カメラ付き携帯端末や内視鏡などのような特に小型化が要求される撮像装置においては、磁気アクチュエータを用いて撮像光学系の焦点を切換可能な２焦点切替式の光学装置を採用したものが知られている。
　この種の光学装置では、固定枠の内部において移動枠を摺動させるため、固定枠の内周面と移動枠の外周面との間に所定のクリアランスが設けられている。その一方で、このようなクリアランスは移動枠のガタ付きの要因となり、光学特性に影響を及ぼす。
　これに対し、例えば、日本国特開２０１７－６３８４５号公報には、対物レンズと、移動レンズと、磁性体から構成された移動枠と、移動枠を前後に移動自在に保持する保持枠と、保持枠の外周に設けられた一対の磁石と、一対の磁石の間に設けられたヨークと、ヨークよりも保持枠側に設けられたコイルと、を有した光学装置において、コイルの外周を覆う枠部と、枠部の前端及び後端において、保持枠の外周面に突出することにより、枠部と外周面との距離を縮める、枠部の周方向に部分的に形成されたヨーク凸部と、を有してヨークを構成することにより、磁力を用いて移動枠を移動させる際のがたつきを簡単な構成にて防止する技術が開示されている。
　しかしながら、上述の日本国特開２０１７－６３８４５号公報に開示された技術は、コイルの通電時に、主としてヨーク凸部が設けられている偏った部分においてのみ、各磁石の磁力の増強或いは削減を行う構成である。従って、ヨーク凸部が設けられていない部分においては、コイルの通電時に、移動枠の移動を阻害する磁力の削減等が十分になされず、移動枠に対して十分な駆動力を発生させることが困難な虞がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、十分な駆動力によって移動枠を移動させることができ、且つ、移動枠のガタ付きを的確に防止することができる光学装置および内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による光学装置は、光軸の方向に移動可能な移動レンズを有する光学系と、磁性体材料によって形成され、前記移動レンズを保持するレンズ保持孔を有する移動枠と、非磁性体材料によって形成された筒状をなし、内周面において、前記移動枠を前記光軸に沿って移動可能に保持する保持枠と、前記保持枠の外周に前記光軸の方向に所定距離を隔てて配置され、円環状の形状を有した第１の磁石及び第２の磁石と、前記保持枠の外周において、上記第１の磁石と第２の磁石との間に巻回されたコイルと、を有し、前記移動枠は、前記レンズ保持孔の中心軸に直角な少なくとも一の方向の部位において前記第１，第２の磁石及び前記コイルから受ける磁力が、他の部位において受ける前記磁力よりも相対的に小さくなるよう、前記中心軸周りに非回転対称な形状をなすものである。
　また、本発明の一態様による内視鏡は、前記光学装置を備えたものである。
内視鏡の概略構成図 移動レンズユニットが先端側に移動した撮像装置の構成を示す断面図 移動レンズユニットが基端側に移動した撮像装置の構成を示す断面図 移動レンズユニットの斜視図 固定レンズ枠の内部において移動レンズ枠が受ける磁力を模式的に示す説明図 第１の変形例に係り、移動レンズユニットの斜視図 第２の変形例に係り、移動レンズユニットの斜視図 第３の変形例に係り、光学装置を光軸に直角な方向に破断した要部断面図 第４の変形例に係り、光学装置を光軸に直角な方向に破断した要部断面図 第５の変形例に係り、光学装置を光軸に直角な方向に破断した要部断面図 第６の変形例に係り、光学装置を光軸に直角な方向に破断した要部断面図 第７の変形例に係り、光学装置を光軸に直角な方向に破断した要部断面図 第８の変形例に係り、移動レンズユニットの斜視図 第９の変形例に係り、移動レンズユニットの斜視図 第１０の変形例に係り、移動レンズユニットの斜視図
　以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡の概略構成図、図２は移動レンズユニットが先端側に移動した撮像装置の構成を示す断面図、図３は移動レンズユニットが基端側に移動した撮像装置の構成を示す断面図、図４は移動レンズユニットの斜視図、図５は固定レンズ枠の内部において移動レンズ枠が受ける磁力を模式的に示す説明図である。
　本実施形態の内視鏡１０１は、人体などの被検体内に導入可能であって被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する構成を有している。
　なお、内視鏡１０１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であっても良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。
　内視鏡１０１は、被検体の内部に導入される挿入部１０２と、この挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、この操作部１０３の側部から延出するユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。
　挿入部１０２は、先端に配設される先端部１１０と、この先端部１１０の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部１０９と、この湾曲部１０９の基端側に配設され操作部１０３の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部１０８と、が連設されて構成されている。
　詳しくは後述するが、先端部１１０には、撮像装置１が設けられている。また、操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。
　ユニバーサルコード１０４の基端部には、外部装置１２０に接続される内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置１２０は、モニタなどの画像表示部１２１にケーブルを介して接続されている。
　また、内視鏡１０１は、ユニバーサルコード１０４、操作部１０３および挿入部１０２内に挿通された複合ケーブル１１５および外部装置１２０に設けられた光源部からの照明光を伝送する光ファイバ束（不図示）を有している。
　複合ケーブル１１５は、内視鏡コネクタ１０５と撮像装置１とを電気的に接続するように構成されている。内視鏡コネクタ１０５が外部装置１２０に接続されることによって、撮像装置１は、複合ケーブル１１５を介して外部装置１２０に電気的に接続される。
　この複合ケーブル１１５を介して、外部装置１２０から撮像装置１への電力の供給および外部装置１２０と撮像装置１との間の通信が行われる。
　外部装置１２０には、画像処理部が設けられている。この画像処理部は、撮像装置１から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部１２１に出力する。即ち、本実施形態では、撮像装置１により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像として画像表示部１２１に表示される。
　なお、内視鏡１０１は、外部装置１２０または画像表示部１２１に接続する構成に限定されず、例えば、画像処理部またはモニタの一部または全部を有する構成であっても良い。
　また、光ファイバ束（不図示）は、外部装置１２０の光源部から発せられた光を、先端部１１０の照明光出射部としての照明窓まで伝送するように構成されている。さらに、光源部は、内視鏡１０１の操作部１０３または先端部１１０に配設される構成であってもよい。
　次に、本実施の形態の撮像装置１の構成について以下に詳しく説明する。
　図２および図３に示すように、撮像装置１は、例えば、２焦点切替式の光学装置２と、この光学装置２の後方に連設される撮像素子３と、を有して構成されている。
　なお、撮像素子３は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサであって、図示しない撮像素子保持枠に固定され、この撮像素子保持枠を介して光学装置２の後方に連設されている。
　光学装置２は、固定レンズユニット１０と、移動レンズユニット２０と、駆動機構であるアクチュエータ３０と、を有している。
　固定レンズユニット１０は、対物レンズであって被写体像（光学像）の光を撮像素子３に向けて集束させる光学系である固定レンズ１１と、レンズ保持枠であって非磁性部材から形成された保持枠としての略筒状の固定レンズ枠１２と、円環形状の２つの規制部材１３ａ，１３ｂと、を有している。なお、規制部材１３ａ，１３ｂのうちの一方は、レンズ保持枠１２の一部であってもよい（すなわち、レンズ保持枠１２と一体形成されたものであってもよい）。
　固定レンズ枠１２は、撮像光軸Ｏに沿って細長な筒状に形成されていると共に、撮像光軸Ｏの先端部分に、光学系を構成する光学部材として、光学絞り１４が設けられた固定レンズ１１を保持している。なお、固定レンズ１１は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。
　そして、固定レンズ枠１２の内周部には、固定レンズ１１の後方に光学絞り１４を挟むように移動レンズユニット２０の先端側の位置を規制する規制部材１３ａが固定され、撮像素子３よりも前方に移動レンズユニット２０の後端側の位置を規制する規制部材１３ｂが固定されている。
　移動レンズユニット２０は、磁性部材から形成された略筒形状を基本形状とする移動枠としての移動レンズ枠２１と、被写体像の光を撮像素子３の受光部に集束させる、光学系を構成する光学部材としての移動レンズ２２と、を有している。
　図２～４に示すように、移動レンズ枠２１は、レンズ保持部２３と、このレンズ保持部２３の先端側に連設する摺動部としての第１の摺動部２４と、レンズ保持部２３の基端側に連設する摺動部としての第２の摺動部２５と、が磁性体によって一体形成されている。
　レンズ保持部２３は、内周がレンズ保持孔２３ａとして形成された略円環状をなし、このレンズ保持部２３のレンズ保持孔２３ａには移動レンズ２２が保持されている。なお、移動レンズ２２は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。
　第１，第２の摺動部２４，２５は、レンズ保持部２３のレンズ保持孔２３ａの中心軸Ｏ１と同軸上に連設して配置されている。
　これら第１，第２の摺動部２４，２５は、レンズ保持部２３の外径よりも大径であって、且つ、固定レンズ枠１２の内径よりも僅かに小径な外径を有する略円環状の部材によって構成されている。これにより、第１，第２の摺動部２４，２５の外周面は、固定レンズ枠１２の内周面に対して摺動自在な摺動面として設定されている。
　なお、本実施形態において、摺動部２４，２５の外径は、例えば、１．３ｍｍ～１．５ｍｍ程度であり、固定レンズ枠１２の内径よりも、例えば、０．０２ｍｍ程度小径に形成されている。
　この移動レンズユニット２０は、固定レンズユニット１０の固定レンズ枠１２に内包され、摺動部２４，２５の摺動により、撮像光軸Ｏに沿った前後方向に移動自在に設けられている。
　ここで、本実施形態の移動レンズ枠２１は、中心軸Ｏ１の軸直角方向において、レンズ保持部２３及び第１，第２の摺動部２４，２５の一部を、切削等により、一体的な平面状に切欠いて形成された切欠部２６を有し、これにより、移動レンズ枠２１は中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状となっている。
　この場合において、例えば、図５に示すように、切欠部２６は、第１，第２の摺動部２４，２５の円周上において、中心角が１２０°以下となる範囲内において形成されている。
　これにより、各摺動部２４，２５の摺動面は、少なくとも中心軸Ｏ１周りの１２０°毎の３点を、固定レンズ枠１２の内周面に対して接触させることが可能となっており、固定レンズ枠１２内における移動レンズユニット２０の安定した進退移動を実現する。
　アクチュエータ３０は、固定レンズ枠１２の外周に設けられたヨーク３１と、ヨーク３１の前端部に一体的に固定された円環状の形状を有する第１の磁石３３と、ヨーク３１の後端部に一体的に固定された円環状の形状を有する第２の磁石３４と、ヨーク３１の内周と固定レンズ枠１２の外周との間に巻回固定されたソレノイドコイル（以下、単にコイルという）３５と、を有している。
　ここで、本実施形態のヨーク３１は、略円筒形状をなす第１のヨーク部材３６及び第２のヨーク部材３７によって分割形成されている。第１のヨーク部材３６の先端には内向フランジ３６ａが全周に渡って形成され、この内向フランジ３６ａには第１の磁石３３が固定されている。また、第２のヨーク部材３７の後端には内向フランジ３７ａが全周に渡って形成され、この内向フランジ３７ａには第２の磁石３４が固定されている。これら第１のヨーク部材３６及び第２のヨーク部材３７は、コイル３５の全体を内包して覆うように、固定レンズ枠１２の先端側及び後端側からそれぞれ外挿され、対向する端部が接着剤、ろう付けなどによって互いが一体となるように接続固定されている。
　これら第１のヨーク部材３６および第２のヨーク部材３７は、第１の磁石３３、第２の磁石３４およびコイル３５に発生する磁力を増幅するための軟鉄などの磁性部材である。
　なお、第１のヨーク部材３６および第２のヨーク部材３７は、固定レンズ枠１２の外周に巻回固定されるコイル３５を覆うために組み付け上、別体としているが、コイル３５を覆うように組み付けが行える構成であれば一体とした１つのヨークとしてもよい。
　また、ここでのアクチュエータ３０は、第１の磁石３３が前方側にＳ極が着磁され、後方側にＮ極が着磁されており、第２の磁石３４が前方側にＮ極が着磁され、後方側にＳ極が着磁された永久磁石である。即ち、第１の磁石３３および第２の磁石３４は、同一の磁極（ここではＮ極）同士が対向するように配設されている。
　このように構成されたアクチュエータ３０は、コイル３５に対する通電方向を切り替え、第１の磁石３３および第２の磁石３４の磁界に対して、コイル３５が発生する磁界の方向を切り替えることにより、移動レンズユニット２０に対する駆動力を発生することが可能となっている。
　すなわち、コイル３５に対し、当該コイル３５の先端側をＳ極、基端側をＮ極に励磁する第１の方向への通電がなされると、アクチュエータ３０の先端側において、第１の磁石３３の磁場は、コイル３５に発生した同一方向の磁場により強められる。一方、アクチュエータ３０の後端側において、第２の磁石３４の磁場は、コイル３５に発生した逆方向の磁場によって打ち消され、弱められる。
　これらにより、アクチュエータ３０には、全体として、移動レンズ枠２１を先端側に引き寄せる駆動力（磁力）が発生し、移動レンズ枠２１（移動レンズユニット２０）は、規制部材１３ａによって規定される前方移動位置まで移動する。
　なお、コイル３５に対する通電が解除された後も、先端側へと移動された後の移動レンズ枠２１は、第１の磁石３３の磁力によって保持される。
　一方、コイル３５に対し、当該コイル３５の先端側をＮ極、基端側をＳ極に励磁する第２の方向への通電がなされると、アクチュエータ３０の先端側において、第１の磁石３３の磁場は、コイル３５に発生した逆方向の磁場によって打ち消され、弱められる。一方、アクチュエータ３０の後端側において、第２の磁石３４の磁場は、コイル３５に発生した同一方向の磁場によって強められる。
　これらにより、アクチュエータ３０には、全体として、移動レンズ枠２１を基端側に引き寄せる駆動力（磁力）が発生し、移動レンズ枠２１（移動レンズユニット２０）は、規制部材１３ｂによって規定される後方側移動位置まで移動する。
　なお、コイル３５に対する通電が解除された後も、後端側へと移動された後の移動レンズ枠２１は、第２の磁石３４の磁力によって保持される。
　なお、ここでの撮像装置１では、移動レンズユニット２０が前進して前方で停止した状態が第１の停止位置となるワイド端となっており、移動レンズユニット２０が後退して後方で停止した状態が第２の停止位置となるテレ端となっている。
　このように撮像装置１は、アクチュエータ３０の駆動によって、移動レンズユニット２０を前後に移動させてワイドおよびテレの２つの光学特性に切り替える構成となっている。
　また、撮像装置１は、固定レンズ１１および移動レンズ２２のレンズ設計などによって、移動レンズユニット２０の前後の停止位置によるワイドおよびテレの２つの光学特性を逆にしてもよい。
　このような移動レンズ枠２１（移動レンズユニット２０）の前方移動位置への移動及び保持、或いは、後方移動位置への移動及び保持において、移動レンズ枠２１はレンズ保持部２３（レンズ保持孔２３ａ）の中心軸周りに非回転対称な形状をなしているため、移動レンズ枠２１が、中心軸に軸直角な各方向において第１，第２の磁石３３，３４及びコイル３５から受ける磁力は、不均一となる。
　すなわち、切欠部２６が設けられた部位の体積は他の部位に比べて小さいため、切欠部２６が設けられた部位において移動レンズ枠２１が受ける磁力（引力）は、他の方向の部位において移動レンズ枠２１が受ける磁力（引力）よりも相対的に小さくなる（図５参照）。
　このため、移動レンズ枠２１（移動レンズユニット２０）は、切欠部２６が設けられた部位とは反対側の部位が、固定レンズ枠１２の内周面に対して押し付けられるように引き寄せられる。そして、このように移動レンズ枠２１が引き寄せられて、所謂ガタ寄せが行われることにより、移動レンズユニット２０のガタ付きが的確に防止される。
　この場合、移動レンズ枠２１の切欠部２６は、移動レンズユニット２１が受ける重力を考慮して設定されることが望ましい。すなわち、移動レンズ枠２１が磁力によって切欠部２６と反対側の方向に引き寄せられる引力と、移動レンズ枠２１が磁力によって切欠部２６の方向に引き寄せられる引力との差（相対的な引力）が重力よりも大きくなるように、切欠部２６の切欠量が設定されていることが望ましい。
　また、例えば、図２，３に示すように、移動レンズ枠２１は、当該移動レンズ枠２１がガタ寄せされたときの中心軸Ｏ１と、光学装置２の中心軸Ｏと、が一致するように設計されていることが望ましい。
　このような実施形態によれば、磁性体によって形成され、移動レンズ２２を保持するレンズ保持孔２３ａを有する移動レンズ枠２１と、非磁性体によって形成された筒状をなし、内周面において移動レンズ枠２１を光軸Ｏに沿って移動可能に保持する固定レンズ枠１２と、固定レンズ枠１２の外周に光軸Ｏの方向に所定距離を隔てて配置され、円環状の形状を有する第１の磁石３３及び第２の磁石３４と、固定レンズ枠１２の外周において第１の磁石３３と第２の磁石３４との間に巻回されたコイル３５と、を有し、移動レンズ枠２１は、レンズ保持孔２３ａの中心軸Ｏ１に直角な少なくとも一の方向の部位において第１，第２の磁石３３，３４及びコイル３５から受ける磁力が、他の部位において受ける磁力よりも相対的に小さくなるよう、中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状をなすことにより、十分な駆動力によって移動枠を移動させることができ、且つ、移動レンズ枠２１のガタ付きを的確に防止することができる。
　すなわち、移動レンズ枠２１を中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状とし、中心軸Ｏ１に直角な少なくとも一の方向の部位において第１，第２の磁石３３，３４及びコイル３５から受ける磁力が他の部位において受ける磁力よりも相対的に小さくなるよう構成することにより、コイル３５の通電時に偏った部分においてのみ第１，第２の磁石３３，３４の磁力の増強或いは削減等を行うことなく、移動レンズ枠２１のガタ寄せを行うことができる。そして、コイル３５の通電時に全周に渡って第１，第２の磁石３３，３４の磁力の増強或いは削減を行うことにより、移動レンズ枠２１に対して十分な駆動力を発生させることができる。
　この場合において、切欠部２６は、レンズ保持部２３、及び、第１，第２の摺動部２４，２５の一部を平面状に切欠いて形成されるものであるため、移動レンズ枠２１を容易に、非回転対称な形状に形成することができる。
　ここで、例えば、図６に示すように、移動レンズ枠２１において、レンズ保持部２３、及び、第１，第２の摺動部２４，２５のうち、第１，第２の摺動部２４，２５にのみ切欠部４０を形成することも可能である。
　このように構成すれば、移動レンズ２２の保持強度を確保しつつ、切欠部をさらに深くすることができるため、移動レンズ枠２１をガタ寄せするための引力量設計の自由度が向上する。
　また、例えば、図７に示すように、移動レンズ枠２１において、レンズ保持部２３、及び、第１，第２の摺動部２４，２５のうち、レンズ保持部２３にのみ切欠部４１を形成することも可能である。
　このように構成すれば、固定レンズ枠１２の内周に対し、第１，第２の摺動部２４，２５による摺動性を確保しつつ、移動レンズ枠２１のガタ付きを防止することができる。
　また、例えば、図８に示すように、切欠部に代えて、移動レンズ枠２１に孔部４２を穿設することにより、移動レンズ枠２１を中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状とすることも可能である。
　このように構成すれば、移動レンズ枠２１の外形形状に影響を及ぼすことなく、移動レンズ枠２１のガタ付きを防止することができる。
　また、例えば、図９に示すように、第１，第２の摺動部２４，２５等の中心軸Ｏ２に対し、レンズ保持孔２３ａの中心軸Ｏ１を偏心させることにより、移動レンズ枠２１を中心軸Ｏ１周りに非回転対称な形状とすることも可能である。
　この場合、中心軸Ｏ２に対する中心軸Ｏ１の偏心量ｅを、移動レンズ枠２１が固定レンズ枠１２の内周に押し当てられたときの最大クリアランスｃの半値（すなわち，ｅ＝ｃ／２）とすることにより、移動レンズ枠２１が固定レンズ枠１２の内部において回転した場合にも、常に中心軸Ｏ１が固定レンズ枠１２の中心に位置するように移動レンズ枠２１をガタ寄せすることができる。従って、光学装置２の光軸Ｏを固定レンズ枠１２の中心に設定すれば、常に、光軸Ｏと中心軸Ｏ１とを一致させることができる。
　また、移動レンズ枠２１に対しては複数の切欠部を設けることも可能である。例えば、図１０には、移動レンズ枠２１に対し、中心軸Ｏ１に直角な一の方向の部位に第１の切欠部４５を設けるとともに、この第１の切欠部４５を基準として中心軸Ｏ１周りの１２０°の回転位置毎に第１の切欠部４５よりも小さい第２，第３の切欠部４６，４７を設けた構成について示している。
　このように構成すれば、第１，第２の磁石３３，３４及びコイル３５から受ける磁力は、移動レンズ枠２１の周上において、第１の切欠部４５が設けられた部位が最も小さく、次いで、第２，第３の切欠部４６，４７が設けられた部位が小さくなる。従って、移動レンズ枠２１は、中心軸Ｏ１を挟んで第１の切欠部４５と反対側の方向にガタ寄せが行われつつ、中心軸Ｏ１を挟んで第２，第３の切欠部４６，４７と反対側へも引き寄せられる。これにより、移動レンズ枠２１は、固定レンズ枠１２に対する当接部位（すなわち、移動レンズ枠２１の中心軸Ｏ１を挟んで第１の切欠部４５と反対側の部位）を支点としたふらつきについても的確に防止される。
　また、例えば、図１１に示すように、固定レンズ枠１２の内周において、移動レンズ枠２１の切欠部２６に対向する位置に、回転規制部５０を設けることも可能である。
　このように構成すれば、固定レンズ枠１２に対する移動レンズ枠２１の回転位置を常に一定とすることができる。
　また、例えば、図１２に示すように、切欠部の形状としては、平面状の切欠部２６に代えて、光軸Ｏ（中心軸Ｏ１）方向に延在する溝状の切欠部５１であってもよい。
　この場合、固定レンズ枠１２の内周において、移動レンズ枠２１の切欠部５１に対向する位置に、キー状の回転規制部５２を設けることも可能である。
　このように構成すれば、固定レンズ枠１２に対する移動レンズ枠２１の回転位置を常に一定とすることができる。
　また、例えば、図１３～１５に示すように、レンズ保持部２３の外径を、第１，第２の摺動部２４，２５の外径と同径となるように形成することも可能である。
　このように構成すれば、レンズ保持部２３の外周面についても固定レンズ枠１２の内周に対する摺動面として作用させることができる。従って、第１，第２の摺動部２４，２５に対し、任意の量を切欠いた切欠部５５を形成した場合にも、移動レンズ枠２１の摺動面は、少なくとも中心軸Ｏ１周りの１２０°毎の３点を、固定レンズ枠１２の内周面に対して接触させることができる。
　なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態の構成及び各変形例の構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
　本出願は、２０１８年８月２７日に日本国に出願された特願２０１８－１５８４１１号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (10)

  1. 　光軸の方向に移動可能な移動レンズを有する光学系と、
    　磁性体材料によって形成され、前記移動レンズを保持するレンズ保持孔を有する移動枠と、
    　非磁性体材料によって形成された筒状をなし、内周面において、前記移動枠を前記光軸に沿って移動可能に保持する保持枠と、
    　前記保持枠の外周に前記光軸の方向に所定距離を隔てて配置され、円環状の形状を有した第１の磁石及び第２の磁石と、
    　前記保持枠の外周において、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に巻回されたコイルと、を有し、
    　前記移動枠は、前記レンズ保持孔の中心軸に直角な少なくとも一の方向の部位において前記第１，第２の磁石及び前記コイルから受ける磁力が、他の部位において受ける前記磁力よりも相対的に小さくなるよう、前記中心軸周りに非回転対称な形状をなすことを特徴とする光学装置。
  2. 　前記移動枠は、
    　内周が前記レンズ保持孔として形成された円環状をなすレンズ保持部と、
    　前記レンズ保持部よりも大径な円環状をなして前記レンズ保持部に連設され、前記保持枠の内周面と摺動可能な摺動部と、
    　前記レンズ保持孔の中心軸の軸直角方向において、前記レンズ保持部、或いは、前記摺動部のうちの少なくとも何れか一方の一部を切欠いて形成した切欠部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記摺動部は、
    　前記レンズ保持部の先端側において前記保持枠の内周面と摺動可能な第１の摺動部と、
    　前記レンズ保持部の基端側において前記保持枠の内周面と摺動可能な第２の摺動部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  4. 　前記切欠部は、前記摺動部の円周上において、中心角が１２０°以下となる範囲内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  5. 　前記切欠部は、平面状をなすことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  6. 　前記切欠部は、前記光軸方向へ沿って延びた溝状をなすことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  7. 　前記保持枠は、前記切欠部に対向する回転規制部を内周に有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  8. 　前記レンズ保持孔の前記中心軸は、前記移動枠の外周の中心軸に対して偏心していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  9. 　前記保持枠の外周において、前記コイルの外周に設けられ、前記第１の磁石、前記第２の磁石および前記コイルに発生する磁力を増幅するヨークを有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  10. 　請求項１に記載の光学装置を備えたことを特徴とする内視鏡。
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